模拟增温对高寒草甸植物物种多样性与初级生产力的影响

青藏高原因其环境脆弱的特征,高寒植物群落生产力和多样性对气候变化的响应极其敏感。当前,关于高寒针茅化草甸多样性和生产力对气候变化做出何种应答还不明确。本研究利用开顶气室法（Open top growth chambers,OTCs）进行模拟增温,通过研究高寒针茅化草甸生态系统植物群落物种多样性和初级生产力的变化,探讨高寒针茅化草甸对增温效应的响应。研究结果表明：1）温度升高对高寒针茅化草甸部分物种的重要值产生显著影响（P<0.05）,群落Shannon-Wiener多样性指数显著下降（P<0.05）,物种丰富度指数显著下降（P<0.05）,群落的总初级生产力变化不显著;2）物种多样性与初级生产力之间不是简单的线性关系。因此,增温处理使得土壤水资源匮乏,导致物种多样性与初级生产力的相关性减弱。     

梯度增温对高寒草甸物种多样性和生物量的影响

本研究以青藏高原高寒草甸为试验对象,利用开顶室增温装置（Open-Top-Chambers,OTCs）,探讨4种增温幅度对物种多样性和生物量的影响。结果表明：群落盖度在高度增温下显著减少（P<0.05）;低度增温下的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数显著低于对照处理（P<0.05）;地上生物量与总生物量在高度增温下显著减少（P<0.05）;10~20 cm处地下生物量在高度增温下显著增加（P<0.05）,0~10 cm处地下生物量在高度增温下下减幅最大,20~30 cm处地下生物量在低度增温下增幅最大。本研究表明,在研究周期内物种丰富度对梯度增温响应不敏感,高度增温减少地上生物量的积累,地下生物量在不同幅度的增温处理下没有显著的变化规律性,响应并不敏感。     

青藏东缘高寒草甸植物群落结构及功能群特征对长期季节放牧的响应

为阐明高寒草甸植物群落对长期季节放牧的响应机制,本试验选取有10年以上冷、暖季放牧历史的湿生、中生、旱生高寒草甸进行探究。结果显示暖季放牧(6月至10月)下,湿生草甸香农指数与物种丰富度均显著小于冷季放牧(11月至翌年5月)(P<0.05),而旱生草甸多样性指数显著大于冷季放牧(P<0.05);冷季放牧地上生物量显著高于暖季放牧(P<0.05),其中暖季放牧下莎草科地上生物量所占比例最高。湿生草甸暖季牧场与旱生草甸冷季牧场莎草科重要值最高,其余牧场均为双子叶杂草重要值最高(P<0.05);经ANOSIM检验,季节性放牧下群落结构均有显著差异(P<0.01),湿生、旱生草甸群落结构差异较大,而中生草甸群落结构差异较小。本研究表明长期季节性放牧会影响植物群落结构特征,研究可为不同生境草甸的放牧制度和可持续发展提供理论基础。     

增温改变高寒草甸植物群落异速生长关系

以青藏高原高寒草甸为研究对象,采用红外线辐射器进行模拟增温试验,于2011-2013年、2016-2018年植被生长季进行群落生长特征调查,选取指数函数、线性函数、对数函数和幂函数4种常用基本函数进行最优方程拟合,以确定不增温对照和增温处理下植物群落生长关系的类型,进而探讨增温对高寒草甸植物群落生长关系的影响.结果表明...     

增温改变高寒草甸植物群落异速生长关系

以青藏高原高寒草甸为研究对象,采用红外线辐射器进行模拟增温试验,于2011-2013年、2016-2018年植被生长季进行群落生长特征调查,选取指数函数、线性函数、对数函数和幂函数4种常用基本函数进行最优方程拟合,以确定不增温对照和增温处理下植物群落生长关系的类型,进而探讨增温对高寒草甸植物群落生长关系的影响.结果表明:1)在不增温对照下,地上生物量与密度(P<0.05)、高度(P<0.01)、盖度(P<0.01)均呈显著正相关关系,而在增温处理下,地上生物量与频度(P<0.01)、盖度(P<0.01)呈极显著正相关关系,根冠比与密度(P<0.05)、盖度(P<0.05)呈显著负相关关系;2)在增温处理下,盖度对地上生物量的影响增强(P<0.01),频度对地上生物量的影响由不显著(P>0.05)变为显著正相关(P<0.01),密度和盖度对根冠比的影响也由不显著(P>0.05)变为显著负相关(P<0.05);3)在4种常用基本函数中,幂函数更符合植被的生长关系,说明高寒草甸植被符合异速生长理论;在对照处理下,高寒草甸植被地上部分表现为等速生长,地下部分表现为异速生长关系,整体表现为异速生长关系;而在增温处理下,地上部分和地下部分均表现为异速生长关系,整体也体现为异速生长.这说明在增温处理下高寒草甸植被地上部分由等速生长关系变为异速生长关系,地下部分的异速生长关系进一步增强.本研究结果对正确理解气候变化如何影响高寒草甸植物生长与群落结构具有理论意义.     

去除优势种后高寒针茅化草甸群落对增温增雨及其协同作用的响应

2015年6~8月在青海省海北州高寒针茅化草甸草原进行了模拟气候变化及去除优势种紫花针茅(Stipapurpurea)野外控制试验。通过设置增温2℃,增加降雨量20%,研究植物优势种丧失后气候因素对物种多样性和群落稳定性的影响。结果表明:去除紫花针茅后,增温,增雨及两者的交互作用对植物高度、盖度及地上生物量均没有显著影响;增温处理下Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数均与对照差异显著(P0.05),说明增温可以提高植物群落的丰富度和均匀度,增雨处理下3个多样性指数均为最高值;去除优势植物紫花针茅后,植物物种数与植物盖度,植物盖度及优势度指数均呈显著正相关。     

氮硅添加对高寒草甸生物量和多样性的影响——以青藏高原为例

草地施肥多集中于添加氮肥与磷肥,很少涉及硅肥。硅作为对植物有益的一种元素,能提高植物对环境的抗性,促进植物的生长。本研究以青藏高原高寒草甸为研究对象,通过添加不同组合的氮肥和硅肥,研究群落地上生物量和生物多样性的变化。结果表明,氮肥和硅肥的添加均能提高群落的地上生物量,然而硅肥提高群落地上生物量的幅度远低于氮肥;在添加氮肥导致群落物种多样性下降的同时,添加硅肥可以缓解群落多样性下降的趋势;硅肥的生物学功能在群落水平上存在着最佳浓度效应。同时,我们推测硅肥在维持群落中杂草的存活率上发挥着积极的作用,并通过比较不同硅肥处理时,杂草生物量所占群落生物量比重的变化,支持了上述推测。     

青藏高原边缘区高寒草甸植物群落的特征

以甘肃天祝和玛曲为例,研究了青藏高原东北缘和东缘地区高寒草甸植物群落特征和多样性的分异性。结果显示,青藏高原东北缘和东缘地区高寒草甸植物群落的优势种均为高山嵩草（Kobresia pygmaea）;东缘地区植物群落高度和盖度大于东北缘地区;植物群落均表现为双层垂直结构。东缘和东北缘地区高寒草甸植物群落的物种丰富度指数差异不显著（P>0.05）;物种均匀度指数、α多样性指数、β多样性指数和地上生物量均表现为东缘地区显著大于东北缘地区。本研究结果说明,青藏高原周边地区高寒草甸群落特征、植物多样性和草地初级生产力具有较大分异性,因此,制订经营策略时应因地制宜,以维持高寒草甸的稳产和保育植物多样性。     

高寒草甸功能群组成及营养品质对不同放牧强度的响应

为了探究高寒草甸对牦牛长期放牧活动的响应,选择青藏高原高寒草甸为对象,调查不同放牧强度对高寒草甸植物群落生物量、功能群组成变化和牧草品质的影响,探讨植被功能群组成变化及牧草品质之间的互作关系.结果表明:1)禁牧处理下的植物群落生物量最高,但植物群落生物量在有放牧的样地随放牧强度的增加呈下降趋势;2)物种丰富度和多样性随放牧强度的增加基本呈单峰变化,中度放牧下群落多样性指数、物种丰富度和均匀度指数均高于轻牧和重牧;3)植物粗蛋白与粗灰分含量随放牧强度增加而上升;4)放牧强度增加,豆科、毛茛科和杂类草比例无显著变化(P>0.05),禾本科占比降低,禾本科与莎草科呈此消彼长的关系;5)功能群组成变化与牧草营养之间有显著相关关系,其中粗蛋白含量随禾本科比例下降而下降,但与豆科、毛茛科及菊科占比呈负相关关系,莎草科占比与中性洗涤纤维呈显著正相关关系.综上所述,不同放牧强度下植物群落特征及营养品质发生不同程度的变化,对比禁牧,轻度放牧对地上和地下生物量有最优的促进作用,中度放牧有助于群落物种多样性的增加.适度放牧可以保持草地植物群落稳定,促进草地生态系统可持续发展.     

青藏高原高寒草甸群落特征对氮沉降和增水的响应

试验选择高寒草甸为研究对象,通过连续两年定位观测,采用模拟氮沉降与增水及其交互作用对高寒草地群落特征的影响,为高寒草地生产力功能提升提供科学依据。结果表明:模拟氮沉降和增水及其交互处理,当年均能够显著增加高寒草甸地上总生物量、禾本科植物、豆科植物生物量,但显著降低莎草科植物生物量;而在第2年,增水处理并未明显增加地上生物量,氮沉降与增水交互作用可以稳定地提高高寒草地生产力,各处理均能够明显提高禾本科和莎草科生物量、降低杂类草生物量。增水当年能够显著提高高寒草甸物种丰富度和生物多样性指数,但氮沉降和增水交互降低物种多样性指数;而在第2年,各处理物种数目和多样性指数均降低,且氮沉降与增水的交互作用影响效应达到极显著性检验水平。综合分析,氮沉降和增水及其交互作用在提升草地生产力、优良牧草生物量的同时,也可能造成高寒草甸物种丰富度和多样性指数降低,在草地的适应性管理方面需要引起足够的关注。     

锡林郭勒不同草原类型群落生物量及多样性研究

物种多样性和生物量是表征草地生态系统数量特征的两个重要指标,深入探讨物种多样性和生物量的变化,为草原生态系统的物种保护和生产力维持提供理论依据.本文以锡林郭勒草原为研究对象,利用样方法对草甸草原、典型草原和荒漠草原三种草原类型的植被特征进行调查,分析不同草原类型植被的地上生物量和物种多样性变化及二者与环境因子之间的关联...     

青藏高原土壤微生物生物量对放牧强度响应的Meta分析

家畜放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,对草地生态系统具有重要影响.然而青藏高原微生物生物量对放牧强度的综合响应模式仍不清楚.因此,本文采用Meta分析方法,对青藏高原高寒草地不同放牧强度表层土壤(0～10 cm)有机碳、全氮含量及微生物生物量变化进行了定量分析.结果表明,重度放牧显著降低了土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量,降幅分别为24.5％,16.0％,29.3％和24.7％;且重度放牧降低了细菌、真菌和放线菌的生物量.此外,线性混合效应模型分析表明,土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量在重度放牧强度下与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系.综上,重度放牧对青藏高原高寒草地土壤养分和微生物生物量具有显著的负效应,为维持草地植物多样性和生态系统功能,应保持较低的放牧压力.     

水蚀风蚀交错区复合植被与单一植被土壤水分特征及其地上生物量差异

采用野外调查的方法,于2013年8月选取位于黄土高原水蚀风蚀交错区的陕西省榆林市神木县六道沟流域典型植被类型样地,研究复合植被与单一植被的土壤水分特征、生物量差异及其影响因素。结果显示:深根型植物与浅根型植物复合后其冠层高度、地表植被盖度、叶面积指数和地上生物量都有显著提高;土壤表层含水量显著增加;物种丰富度也呈增加趋势。影响复合植被和单一植被地上生物量差异的主要因素是其根系对水分吸收利用的差异,以及深根型灌木和浅根型草本植物对不同深度土壤水分的利用差异。草本植被地上生物量随100 cm内土壤含水量的增加而增加,而与容重和导水率相关性不显著。因此在植被恢复建设过程中,深根型植物宜与浅根型植物搭配种植,可以合理有效利用有限水资源,提高植被地上生物量、冠层高度和地表植被盖度,从而可以有效控制水蚀风蚀交错区的土壤侵蚀。     

青藏高原高寒草甸的植被退化与土壤退化特征研究

对青藏高原典型高寒草甸在不同退化程度下植物群落、生物量和土壤特征的研究结果表明,随着高寒草甸退化程度加大,植被盖度、草地质量指数和优良牧草地上生物量比例逐渐下降,草地间的相似性指数减小,而植物群落多样性指数和均匀度指数在中度退化阶段最高,随着退化程度加大,呈单峰式曲线变化规律.地上总生物量在轻度退化阶段最高,在极度退化阶段最低,随着退化加剧,杂草生物量显著增加,而莎草和禾草生物量显著减少.地下总生物量(0～40 cm)、莎草和禾草地下生物量随着草地退化程度的加重而递减,杂类草地下生物量的变化则是逐渐上升,至极度退化阶段有所降低.随着退化程度加剧,分布在各层的植物根系量越来越少,地下根系具有浅层化特点.各类群地上、地下生物量之间均为正相关,达到显著水平.随着草地退化程度的加大,土壤有机质、速效磷、速效钾和交换性锰的含量以及土壤坚实度、湿度都减小,土壤容重增加.土壤速效氮含量在极度退化阶段不能满足植物生长的需要.随高寒草甸退化程度加大,有机质含量在表层土壤中流失严重.在各个退化阶段,有效锌和交换性锰的含量均能满足植物生长的需求,而有效铜含量偏低,对牧草生长不利.随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.     

冬季火烧对黄土高原典型草原群落特征及土壤特征的影响

本研究采用野外样方调查和室内分析相结合的方法,分析了黄土高原典型草原冬季火烧区和未火烧区植物群落的物种组成、功能群组成、物种多样性、地上生物量,以及土壤有机碳和全氮。结果表明：冬季火烧显著降低了多年生禾草的重要值,而提高了多年生杂类草的重要值,而对一、二年生草本和灌木、半灌木功能群的重要值影响不显著。冬季火烧显著提高了灌木、半灌木在群落中的比例,并且降低了一、二年生草本的比例,但对多年生禾草和多年生杂类草的比例影响不显著。灌木、半灌木功能群的丰富度指数在火烧地显著大于未火烧地,而一、二年生草本的丰富度指数显著小于未火烧地。冬季火烧显著降低多年生禾草功能群的生物量和显著提高多年生杂类草功能群的生物量。火烧草地的土壤有机碳和全氮含量在0～10 cm土层中均显著高于未火烧草地。     

三种人工草地小型土壤节肢动物群落多样性动态及其差异

小型土壤节肢动物是草地生态系统的重要组成部分,不仅对物质循环具有重要的作用,还对草地土壤质量或健康状况起指示作用。为了查明青藏高原地区建植不同单播人工草地对小型土壤节肢动物群落多样性的影响,在川西北红原县境内选取建植期为3和5年的老芒麦、垂穗披碱草和苜蓿3种多年生单播人工草地作为研究样地,并以天然草地为对照样地。2018年7和10月,采集各样地0~15 cm的土样并利用Tullgren法分离小型土壤节肢动物。结果表明:1)小型土壤节肢动物群落结构在不同牧草样地间存在差异,影响群落结构的主要是盖头甲螨属、板蒲螨属和长角毛蚊科等;在建植期为3年时,各样地间的小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数无显著差异(P>0.05);建植期为5年时,小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数在天然草地和苜蓿样地中无显著差异(P>0.05),但两者显著高于老芒麦和垂穗披碱草样地(P<0.05);此外,小型土壤节肢动物群落的季节动态在不同样地间也存在差异;2)随着建植年限的增加,小型土壤节肢动物群落的密度、类群数和Shannon多样性指数在老芒麦和垂穗披碱草样地显著降低(P<0.05),在苜蓿样地呈缓慢增加趋势(P>0.05),但均低于天然草地;3)影响小型土壤节肢动物群落组成结构的主要环境因子是土壤速效磷含量以及C/N和N/P;此外,小型土壤节肢动物群落密度与土壤速效钾含量呈显著正相关(P<0.05),类群数及Shannon多样性指数与植物群落盖度呈显著正相关(P<0.05)。研究结果表明,在青藏高原上建植单播人工草地对小型土壤节肢动物群落的影响因牧草种类而异并随建植年限变化。建议对高寒地区建植期达到4年的垂穗披碱草、老芒麦和苜蓿单播人工草地进行改造,以提高小型土壤节肢动物多样性,促进草地生态功能正常发挥。     

羊草草原群落初级生产力动态研究

在锡林郭勒盟南部羊草草原对群落初级生产力动态进行11年的定位研究,结果表明:群落地上生物量有着显著的波动,在11年中遇丰年3个、平年7个、欠年1个。群落地上生物量季节积累动态符合Compertz曲线B_t＝B_max·e^-ea-kt,其高峰值出现在返青后的125.2～162.7天。制约群落地上生物量波动的限制因素是水分条件。建立了群落地上生物量与水热因子关系的数学模型。根据这些规律作者对畜牧业生产提出了合理建议。     

建立草业系统恢复青藏高原“黑土型”退化草地

通过对“黑土型”退化草地发生面积和成因的调查与分析,查明青藏高原有较严重的“黑土型”退化草地７０３．１９万ｈｍ＾２,其成因主要是不合理的放牧制度和长期超载以及鼠类危害。据此,提出了通过建立草业系统,加强天然草地管理,建立人工草地,调整畜群结构,发展季节畜牧业,实行系统耦合等设想,以提高本地区畜牧业经济效益,减轻天然草地压力,逐步恢复“黑土型”退化草地。     

高原鼠兔干扰对高寒草地碳循环的影响研究进展

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原的关键种,其干扰导致高寒草地下垫面形成植被和裸地斑块镶嵌共存的景观格局,加剧了植被生产力和土壤有机碳的空间异质性分布,改变了生态系统碳交换过程。为了增进对高原鼠兔干扰在高寒草地碳循环中作用的认识,本文综述了高原鼠兔干扰对高寒草地生态系统有机碳储量和碳交换的作用过程和影响机制。总结出采食、堆土和挖掘是高原鼠兔直接影响高寒草地的主要方式,同时堆土和挖掘也是高寒草地秃斑化的潜在诱因,秃斑侵蚀、扩张以及本身的热岛效应也会对高寒草地生态系统功能产生影响。尽管高原鼠兔挖掘活动促进了土壤养分循环有利于生态系统有机碳的累积,但是堆土以及与高原鼠兔干扰相关联的秃斑化也会引起潜在的有机碳流失。高原鼠兔挖掘洞穴打破了生态系统原有的碳交换平衡,加速了CO₂通过鼠兔洞道扩散排出,而堆土和秃斑化后植被物种组成改变,地上、地下生物量分配格局的变化以及土壤暖干化是生态系统碳交换发生改变的主要原因。基于现有研究进展,未来的研究需要重点关注大尺度高原鼠兔干扰对生态系统有机碳储量的量化评估,以及耦合生态系统碳储量和碳收支的综合研究。